Name: Anpassung eines Haptic Robot in einem 3T fMRT (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: Erfahren Sie die Integration eines haptischen Roboters in ein 3T-fMRT-System zur Untersuchung von Gehirnaktivität bei motorischen Aufgaben. Die Abschirmung minimiert elektrische Störungen und ermöglicht präzise Messungen.

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Wir möchten Kun Lu und Ronald Kurz, um technische Unterstützung zu danken. Diese Arbeit wurde vom ONR MURI Auszeichnung Nr. unterstützt: N00014-10-1 bis 0072, NSF Grant # SBE-0542013, die zeitliche Dynamik von Learning Center, eine NSF Science of Learning Center und NIH # 2 R01 NS036449-11.

1. Außerhalb der Scanner-Raum <ol><li> Setzen Sie den Rolltisch mit dem freien Ende unterstützt und das äussere Ende der langen Griff gelöst. </li><li> Prüfen Sie, ob der Roboter ausgeschaltet ist. </li><li> Stellen Sie den Roboter in der Tabelle Sockel und befestigen Sie die Aluminium-Sicherheits-Platte über den Roboter mit 2 Schrauben. </li><li> Befestigen Sie das Ende Effektor des Roboters Griff mit Aluminium-Adapter und überprüfen, ob es sich frei bewegt. </li><li> Bringen Sie die 10 'parallel Kabel mit Schirmung aus Aluminium, um den Roboter und überprüfen Sie, dass die Abschirmung intakt ist. Fügen Sie zusätzliche Folie, wenn nötig. </li><li> Legen Sie die Schirmung aus Aluminium-Box über den Roboter zu achten, die parallel und Stromkabel in die Nut auf der Rückseite Platz. </li><li> Sorgfältig auf die Abschirmung box Schraube. </li><li> Pack Aluminiumfolie in das Kabel Nut auf der Abschirmung Box und sicher sein, die Folie in Kontakt mit der Abschirmung auf das parallele Kabel. </li></ol> 2. Umzug in den Scanner Zimmer mit zwei Personen, A und B <ol><li> Bereiten Sie sich darauf ein hohes Magnetfeld-Umgebung, indem Sie alle und alle metallischen Gegenstände wie NE-sein, zum Beispiel Handys, Schlüssel, Münzen, etc. geben .. </li><li> Mit Person A hält das freie Ende des Roboters Tisch und Person B die Stabilisierung der box Ende, rollen Sie es kostenlos Ende zuerst, bis der Roboter gerade in die Tür des Zimmers. </li><li> Person B-Clips mit dem Sicherungsseil angebunden an einen Anker Loch auf der Rückseite der Abschirmung Fall und prüft, ob das andere Ende fest an einer Wand verankern befestigt. </li><li> Gemeinsam rollen die Tabelle in den Raum und verbinden Sie es mit Klettverschlüssen an den Fuß des fMRI-Tabelle. Der Roboter Ende der Tabelle so weit bleiben vom Scanner wie möglich. </li><li> Befestigen des Roboters parallel-Kabel mit dem benutzerdefinierten Filter auf dem Durchlauf durch den Kontrollraum, und stecken Sie den Roboter. Die Abschirmung Folie auf der parallel Kabel sollte Kontakt mit dem Filter zu machen. </li><li> Befestigen Sie den äußeren Teil des langen Griffes (Ende Effektor) und überprüfen Sie, dass es die Bohrung des fMRI sauber eingeben. </li></ol> 3. In der Leitwarte <ol><li> Starten Sie das Control Computer und schließen Sie das 6 'parallele Kabel an den Roboter. Achten Sie darauf, keine zusätzlichen Filter, die auf den inneren Teil des passieren kann, zu entfernen. </li><li> Stellen Sie sicher, dass der Roboter-Motoren ausgeschaltet sind, starten Sie das Phantom Kalibrierroutine und überprüfen, ob die Positionsanzeige der Motoren aus dem Roboter Kalibrierroutine stabil sind. </li><li> Überprüfen Sie das parallele Kabel-Anschluss und dass nur die großen benutzerdefinierten Filter angebracht ist, wenn der Kalibrierung nicht sehen kann, den Roboter oder gibt es große Unterschiede in der Motor-Anzeige. </li><li> Schalten Sie den Roboter durch das Öffnen der Anschluss auf der Rückseite der Abschirmung ein und drücken Sie die Schalter mit einem Stock. </li><li> Starten Sie die Kalibrierungsroutine mit dem Ende Effektor etwa am Ende des konischen Wellenleiter zentriert. Schritt durch die Kalibrierung und Überprüfung, dass die Box Kalibrierung Feld die entsprechende haptische Interaktion hat. </li><li> Befestigen Sie den TTL-Ausgang aus der fMRI (BNC-Stecker) an den LabJack ADC auf dem Steuerrechner. </li></ol> 4. Das Thema <ol><li> Bereiten Sie das Thema für ein hohes Magnetfeld-Umgebung mit dem Standard-fMRI-Protokolle. </li><li> Richten Sie keine zusätzliche Ausrüstung für das Experiment, zB Visualisierung. Wir nutzen die NordicNeuro Lab, Inc. Vision System, die Stereo-Anzeige von Visual Displays bietet, ein Feature, das besonders hilfreich ist bei der Präsentation in virtuellen Umgebungen. </li><li> Nach dem Thema liegt auf dem Tisch und den Kopf Spule befindet, stellen Sie den Abstand des Roboters durch Lösen der Schrauben der Hand und schieben Sie die Spitze der Tabelle, bis das Motiv bequem bewegen kann. </li><li> Führen Sie die Tabelle manuell, indem Sie auf den Roboter Ende, während der fMRT-Tisch bewegt sich in und aus der Bohrung auf die Rollen ein Wackeln zu verhindern. Stellen Sie sicher, das Ende Effektor geht in die Bohrung und nicht auf der Außenseite zu fangen. </li><li> Führen Sie das Experiment. </li></ol> 5. Gliedern Sie die Setup mit zwei Personen A und B <ol><li> Nachdem der Patient verlässt, entfernen Sie das äußere Ende des langen Griff und nehmen Sie das Roboter-Tabelle aus der fMRI-Tabelle durch Lösen der Klettverschluss. </li><li> Von dem Roboter, lösen Sie die geschirmten Parallelkabel und ziehen Sie das Netzkabel. </li><li> Mit Person A hält das freie Ende des Roboters Tisch und Person B die Führung des Roboters Ende, bewegen Sie die Tabelle, um die Tür. An der Tür, lösen Sie die Leine, und rollen Sie den Roboter Tabelle auf den Flur. </li><li> Undo all die Schrauben von der Abschirmung Box und die beiden Schrauben von der Sicherungsplatte und entfernen Sie den Roboter. </li></ol> 6. Repräsentative Ergebnisse: Idealerweise sollte das haptische Roboter-und fMRI nicht gegenseitig beeinflussen. Wir können sagen, online, wenn der Roboter durch die fMRI betroffen sein. Im Allgemeinen, wenn der Roboter parallel Kabel ist nicht ordnungsgemäß abgeschirmt und gefiltert und dann das Auslesen der Motoren wird OszillatorenEnde schnell. Dies kann durch eine doppelte Überprüfung der Aluminium-Abschirmung des Kabels befestigt werden, dass die Eisen-Kern richtig auf das parallele Kabel in der Nähe des Roboters gelegt, und dass der einzige Filter, um den Roboter wird die benutzerdefinierte Filter auf dem Scanner-Raum Seite des Passes durch . Erkennen von Fehlern in der fMRT ist wirklich nur möglich, nachdem die Daten reduziert worden und analysiert, sondern eine anatomische Scan sollte frühzeitig in die Studie aufgenommen und überprüft Reißverschluss Effekte oder andere Artefakte bezeichnend für korrelierte Rauschen (zB Spike Lärm) 7. Häufig kommt eine solche Geräusche von Metall auf Metall Kontakt und kann durch Anziehen aller Schrauben auf der Roboter-Tisch, vor allem die Hand Stellschrauben auf der Seite des Tisches gereinigt werden. Von unseren Tests der Grundlinie fMRI-Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) beträgt ~ 380 und mit dem Roboter völlig in den Raum abgeschirmt, die zu einem noch angemessenen ~ 330 Tropfen. Wenn die Abschirmung nicht an ihrem Platz auf dem Roboter, dann ist die SNR drop weiter auf ~ 250 und Lärmauswirkungen sehr bedeutsam. Wie in 4 gezeigt, hat die 3 Freiheitsgrad Gelenk in der Mitte des Griffs kaum Auswirkungen auf die Dynamik des Roboters / Hand-Interaktion außer es Verschiebung weg von dem Roboter. Das Joint in der Mitte des Griffes wirkt wie ein Drehpunkt und dreht die scheinbare Bewegung in zwei der Richtungen (links-rechts und oben-unten), nicht aber den dritten (forward-back). Seit dem Phantom und die Hand an den entgegengesetzten Enden des Hebels wie umgehen mit seinen Dreh-und Angelpunkt in der Mitte sind, werden Gewinne in der Software in jedem der drei euklidischen Richtungen aufgebracht: negative Gewinne in beiden Richtungen durch das Drehgelenk kontrolliert und eine positive Verstärkung in die Richtung des Läufers Gelenk. Der Nettoeffekt der Griff-und schwenkbar reproduziert das volle 3 Freiheitsgrade der Phantom-Roboter, nur 9 'entfernt. <img src="/files/ftp_upload/3364/3364fig1.jpg" alt="Abbildung 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Abbildung 1"> Abbildung 1: Das Gerät verwendet, um die haptische Roboter für den Einsatz in der fMRI-Umgebung montieren. Top zeigt die haptische Roboter in dem Fall angebracht vor dem Gehäuse (oben, links) und die Aufhängung / Schieber Joint in der Mitte des Griffs (oben, rechts). Unten, links zeigt einen Gegenstand in den Scanner manipulieren den Griff. Unten rechts ist eine Karikatur der Abschirmung und Ende Effektor. <img src="/files/ftp_upload/3364/3364fig2.jpg" alt="Abbildung 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Abbildung 2"> Abbildung 2: Ergebnisse der BIRN Test für die vollständig abgeschirmte Roboter mit Bewegung. Die drei Bilder mit Kreuze zeigen Teile der Kugelkopf-Modell, und unten rechts zeigt eine dreidimensionale Ansicht. Die kleinen Punkte sind Blasen im statischen Modell und sind immer vorhanden. Das Fehlen von großen Streifen oder Reißverschlüsse zeigt an, dass der Lärm von der Roboter unkorreliert ist.

<ol><li>Ogawa, S., Lee, T. M., Kay, A. R., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+magnetic+resonance+imaging+with+contrast+dependent+on+blood+oxygenation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Brain magnetic resonance imaging with contrast dependent on blood oxygenation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87, 9868-9872 (1990).</li>
<li>Heeger, D. J., Ress, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+does+fMRI+tell+us+about+neuronal+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">What does fMRI tell us about neuronal activity.</a> Nat. Rev. Neurosci. 3, 142-151 (2002).</li>
<li>deCharms, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+real-time+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Applications of real-time fMRI.</a> Nat. Rev. Neurosci. 9, 720-729 (2008).</li>
<li>Hribar, A., Koritnik, B., Munih, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phantom+haptic+device+upgrade+for+use+in+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+and+Biological+Engineering+and+Computing%22%5BJournal%5D)">Phantom haptic device upgrade for use in fMRI.</a> Medical and Biological Engineering and Computing. 47, 677-684 (2009).</li>
<li>Trommershauser, J., Gepshtein, S., Maloney, L. T., Landy, M. S., Banks, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimal+compensation+for+changes+in+task-relevant+movement+variability%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Optimal compensation for changes in task-relevant movement variability.</a> J. Neurosci. 25, 7169-7178 (2005).</li>
<li>Konczak, J., Li, K. Y., Tuite, P. J., Poizner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Haptic+perception+of+object+curvature+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Haptic perception of object curvature in Parkinson's disease.</a> PLoS ONE. 3, e2625-e2625 (2008).</li>
<li>Lipton, M. L., Lipton, M. L. Artifacts: When things go wrong, it's not necessarily all bad. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLipton%2C+ML+%22Totally+Accessible+MRI%22">Totally Accessible MRI</a>. , Springer. New York. 139-153 (2008).</li>
<li>Rajh, M., Glodez, S., Flasker, J., Gotlih, K., Kostanjevec, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+analysis+of+an+fMRI+compatible+haptic+robot%5BTitle%5D)+AND+%22Robotics+and+Computer-Integrated+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">Design and analysis of an fMRI compatible haptic robot.</a> Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 27, 267-275 (2011).</li>
<li>Burdet, E., Gassert, R., Gowrishankar, G., Chapuis, D., Bleuler, H. fMRI compatible haptic interfaces to investigate human motor control. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBurdet%2C+E+%22Experimental+Robotics+IX%2C+of+Springer+Tracts+in+Advanced+Robotics%22">Experimental Robotics IX, of Springer Tracts in Advanced Robotics</a>. Ang, M., Khatib, O. 21, Springer. Berlin. 25-34 (2006).</li>
<li>Nakamura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+networks+in+motor+sequence+learning%3A+abnormal+topographies+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Brain+Mapp%22%5BJournal%5D)">Functional networks in motor sequence learning: abnormal topographies in Parkinson's disease.</a> Hum Brain Mapp. 12, 42-60 (2001).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die fMRI kompatibel Roboter eröffnet neue Möglichkeiten für Experimente in der Neurowissenschaft der Motorsteuerung. Der wichtigste Schritt in der Einrichtung ist die Abschirmung des Roboters zu Artefakten in der fMRI, die wir in zwei Schritten zu verhindern. Zunächst wird der Roboter selbst über 9 &#39;weg von der Bohrung mit einem langen, leicht, Griff in der Mitte mit einem 3-Freiheitsgrad gemeinsame unterstützt. Zweitens ist der Roboter in einer 1 / 16 &quot;-1 / 4&quot; Alu-Box mit einer Kunststoff-konische (13 &qu...

<table border="1"><tbody><tr><td> Phantom Premium 1.5/6dof, hohe Kraft-Modell </td><td> Sensable </td><td> <a href="www.sensable.com">www.sensable.com</a> </td></tr></tbody></table>

anpassung eines haptic robot in einem 3t fmrt

Adaptation of a Haptic Robot in a 3T fMRI

Funktionelle Kernspintomographie (fMRI) bietet eine hervorragende funktionelle Bildgebung des Gehirns über die BOLD-Signal 1 mit Vorteilen, einschließlich nicht-ionisierender Strahlung, Millimeter räumliche Genauigkeit der anatomischen und funktionellen Daten 2, und fast in Echtzeit analysiert 3. Haptic Roboter sorgen für eine präzise Messung und Steuerung von Position und Kraft eines Cursors in einer recht engen Raum. Hier kombinieren wir diese beiden Technologien, um Präzision Experimente mit Motorsteuerung mit haptischen / taktile Umwelt-Interaktion wie das Erreichen oder Greifen zu ermöglichen. Die Grundidee ist es, ein 8-Fuß-Ende Effektor in der Mitte der Roboter 4 erlaubt das Thema, um den Roboter verwenden, nicht unterstützt anhängen, aber es Abschirmung und halten Sie sie aus dem äußersten Teil des Magnetfeldes aus der fMRI-Maschine (Abbildung 1 ). Das Phantom Premium 3.0, 6DoF, High-Kraft-Roboter (SensAble Technologies, Inc.) ist eine ausgezeichnete Wahl für die Bereitstellung von Force-Feedback in der virtuellen Realität Versuchen 5, 6, aber es ist von Natur aus nicht-MR Safe, stellt erhebliche Geräusche an den empfindlichen fMRI Ausrüstung und ihre Elektromotoren können durch die fMRT ist stark variierenden Magnetfeld beeinflusst werden. Wir haben einen Tisch und Schirm-System, das den Roboter sicher in die fMRI-Umgebung eingeführt werden können und die Grenzen sowohl der Abbau des fMRI-Signals durch die elektrisch verrauschten Motoren und den Abbau des Elektromotors Leistung durch die stark variierenden Magnetfeld der konstruierten fMRI. Mit dem Schild, das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR: mittlere Signal / Rausch-Standardabweichung) geht der fMRI von einem Ausgangswert von ~ 380 bis ~ 330 und ~ 250 ohne Abschirmung. Die restlichen Lärm scheint unkorreliert und fügt keine Artefakte, die fMRI eines Tests Kugel (Abbildung 2). Die langen, steifen Griff ermöglicht die Platzierung des Roboters außerhalb der Reichweite der meisten stark variierende Teile des Magnetfeldes, so gibt es keinen signifikanten Effekt der fMRI am Roboter. Die Wirkung der Griff an der Roboter-Kinematik ist minimal, da es leicht (~ 2,6 lbs), aber extrem steif 3 / 4 &quot;Graphit und ausgewogen über die 3DoF Gelenk in der Mitte. Das Endergebnis ist ein fMRI-kompatibel, haptische System mit etwa 1 Kubikfuß Arbeitsraum, und, wenn sie mit der virtuellen Realität ermöglicht in Kombination für eine neue Reihe von Experimenten in der fMRI-Umgebung einschließlich naturalistischen erreichen, passive Verschiebung des Körpers oder der haptischen Wahrnehmung, Anpassung Lernen in unterschiedlichen Kraftfelder durchgeführt werden oder Textur Identifizierung 5, 6.

Die Anpassung und Nutzung eines haptischen Roboter in einem 3T fMRT beschrieben.

Anpassung eines Haptic Robot in einem 3T fMRT

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ermöglicht eine exzellente funktionelle Bildgebung des Gehirns über das BOLD-Signal 1, wobei zu den Vorteilen unter anderem die nicht-ionisierende ...

Dieses Video zeigt, wie ein haptischer Phantomroboter während der fMRT-Bildgebung eingesetzt wird, um letztendlich die Gehirnaktivität während motorischer Aufgaben beim Menschen zu untersuchen. Wenn der Arm des Roboters von einer Versuchsperson bewegt wird, können präzise Messungen der Armposition und der von der Person aufgebrachten Kraft durchgeführt werden. Um fMRT-Aufnahmen in Verbindung mit haptischen Roboterbewegungen zu erfassen, ist es wichtig, zu vermeiden, dass der Roboter die fMRT-Signale durch zu viel elektrisches Rauschen stört, und Schäden am Roboter durch das Magnetfeld des MRT zu verhindern.Dazu wird der Roboter zunächst in eine abschirmende Aluminiumbox eingeschlossen. Zusätzlich wird der abgeschirmte Roboter mit einem acht Fuß langen Effektorgriff verbunden, der während des Experiments von der Versuchsperson verwendet wird. Die Abschirmung und der acht Fuß lange Griff minimieren störende elektrische und magnetische Felder, wenn der Phantomroboter zusammen mit dem MR-Scanner verwendet wird.Wenn ein Proband in das MRT platziert wird und den Effektorarm des Phantomroboters über den achtstufigen Fußgriff steuert, können Virtual-Reality-Experimente durchgeführt werden, bei denen natürliche Greifbewegungen, passive Gliedmaßenverschiebungen und die Anpassung der haptischen Wahrnehmung, das Lernen in wechselnden Kraftfeldern sowie die Texturidentifikation untersucht werden. Letztendlich kann diese Versuchsanordnung genutzt werden, um mithilfe funktioneller MRT-Aufnahmen und kinematischer Analyse der Roboterdaten Gehirnaktivität mit Bewegung und Planung zu korrelieren. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie beispielsweise der Verwendung von komprimierter Luft oder Wasser, bei der sensorische und motorische Interaktion untersucht wird, liegt darin, dass der haptische Roboter mit Millisekunden-Latenzzeiten auch auf komplexe dynamische Objekte reagiert.Diese Methode kann dabei helfen, zentrale Fragen zur neurologischen Steuerung von Bewegungen zu beantworten. Beispielsweise, welche Gehirnregionen während der haptischen Interaktion mit virtuellen Objekten aktiv sind. Zunächst stellen Sie einen Rolltisch mit einer aluminiumgeschirmten Box außerhalb der Tür des MRT-Scanners auf.Das freie Ende der Tafel sollte abgestützt werden, und das äußere Ende des langen Griff-Werkzeugs sollte gelöst werden, um sicherzustellen, dass der Roboter ausgeschaltet ist. Danach platzieren Sie den Roboter in der Tafelbuchse und befestigen die Aluminium-Sicherheitsplatte mit zwei Schrauben über dem Roboter. Anschließend befestigen Sie das Endeffektorwerkzeug am Robotergriff und prüfen, ob es sich frei bewegt.Befestigen Sie dann das 10 Fuß lange parallele Kabel mit Aluminiumabschirmung am Roboter und prüfen Sie, ob die Abschirmung intakt ist. Fügen Sie bei Bedarf zusätzliche Folie hinzu. Stellen Sie die Aluminiumabschirmbox vorsichtig über den Roboter und achten Sie darauf, das parallele Kabel und das Stromkabel in die Nut auf der Rückseite einzulegen.Schrauben Sie die Abschirmbox vorsichtig fest. Füllen Sie Aluminiumfolie in die Kabelnut der Abschirmbox und stellen Sie sicher, dass die Folie Kontakt mit der Abschirmung des parallelen Kabels herstellt. Bereiten Sie sich darauf vor, die Umgebung mit hohem Magnetfeld zu betreten, indem Sie alle metallischen Gegenstände und nicht MR-sichere Gegenstände entfernen.Das Bewegen des Roboters in den MRT-Raum erfordert zwei Personen, um sicherzustellen, dass die Aufbauten sicher in das Magnetfeld gebracht werden können. Während eine Person das freie Ende des Robotertisches hält und eine andere Person das Kastenende stabilisiert, wird das freie Ende vorwärts geschoben, bis der Roboter gerade die Tür des Raums erreicht. Der Forscher, der das Kastenende hält, sollte nun das Sicherungsseil an einem Verankerungsloch auf der Rückseite des Abschirmgehäuses befestigen.Stellen Sie sicher, dass das andere Ende fest an einer Wandverankerung befestigt ist, bevor Sie gemeinsam weiterarbeiten. Rollen Sie den Tisch in den Raum und befestigen Sie ihn mit Klettbandriemen am Fußende des FMRI-Tisches. Das Roboterende des Tisches muss so weit wie möglich vom Scanner entfernt bleiben.Verbinden Sie nun das parallele Kabel des Roboters mit dem speziellen Filter am Durchlass zum Kontrollraum und schließen Sie den Roboter an. Die Abschirmfolie des parallelen Kabels sollte Kontakt mit dem Filter haben. Schließen Sie abschließend den äußeren Teil des Endeffektors – den langen Griff, den der Proband erreichen wird – am Roboter an.Überprüfen Sie, ob der Griff sauber in die Bohrung des FMRI eindringen kann, ohne die Seiten zu berühren. Sobald der Roboter im Scanner eingerichtet ist, starten Sie den Steuerungsrechner. Stellen Sie dann sicher, dass nur der spezielle Filter am inneren Teil des Durchführungsstücks angebracht ist, und verbinden Sie das sechs Fuß lange parallele Kabel mit dem Roboter.Überprüfen Sie anschließend, ob die Roboter-Motoren ausgeschaltet sind. Starten Sie dann die Phantom-Kalibrierungsroutine und vergewissern Sie sich, dass die Positionsanzeigen der Motoren stabil sind. Schalten Sie nun den Roboter ein, indem Sie die Öffnung an der Rückseite der Abschirmbox öffnen und die Schalter innerhalb der Box aktivieren.Starten Sie die Kalibrierung erneut, wobei der Endeffektor etwa in der Mitte am Ende des konischen Wellenleiters positioniert ist. Führen Sie die Kalibrierung schrittweise durch und überprüfen Sie, ob die Kalibrierungsbox die entsprechende haptische Interaktion aufweist. Um das Experiment zu beginnen, richten Sie sämtliche zusätzlichen Geräte für das Experiment ein, beispielsweise ein visuelles Anzeigesystem.Hier wird das Visionssystem der Nordic Neuro Lab Incorporated verwendet, das eine stereoskopische Betrachtung visueller Darstellungen ermöglicht. Lassen Sie nun die Versuchsperson sich auf dem Scanner-Tisch niederlegen und stellen Sie sicher, dass sie während der gesamten Dauer des Experiments bequem liegt. Bringen Sie die Kopfspule und die Polsterung an.Danach passen Sie den Abstand des Roboters durch Drehen der Handgriffschrauben und Verschieben der Tischoberseite an, bis die Versuchsperson den Effektorgriff erreichen und sich bequem bewegen kann. Führen Sie den Tisch manuell in die MRT-Öffnung, indem Sie das Robotergestell festhalten, während sich der Tisch bewegt. Achten Sie darauf, dass der Endeffektor in die Öffnung gerichtet ist und nicht außen hängen bleibt.Schließlich führen Sie das FMRI-Experiment durch. Beginnen Sie mit einer anatomischen Aufnahme, um mögliche Bildartefakte zu überprüfen. Führen Sie anschließend die funktionellen Aufnahmen durch, während der Proband die für das Experiment konzipierte funktionelle Aufgabe ausführt, beispielsweise ein naturalistisches Greifparadigma. Der haptische Roboter und die FMRI dürfen sich dabei nicht gegenseitig beeinträchtigen.Wenn der Roboter von der FMRI beeinflusst wird, oszilliert die Messung der Motoren schnell, und die Online-Darstellung des Roboters bewegt sich, selbst wenn sich der Roboter selbst nicht bewegt. Dies geschieht im Allgemeinen, wenn das parallele Kabel des Roboters nicht ordnungsgemäß abgeschirmt und gefiltert ist. Dies kann behoben werden, indem die Aluminiumabschirmung des Kabels sowie die korrekte Platzierung des Ferritkerns am parallelen Kabel in der Nähe des Roboters überprüft werden und sichergestellt wird, dass der einzige Filter zum Roboter der kundenspezifische Filter auf der Seite des Scannerzimmers an der Durchführungsstelle ist.Fehler in der fMRT können tatsächlich erst erkannt werden, nachdem die Daten verarbeitet und analysiert wurden. Dennoch sollte zu Beginn der Studie eine anatomische Aufnahme durchgeführt und auf Reißverschlusseffekte oder andere Artefakte, die auf korreliertes Rauschen hindeuten, überprüft werden. Solches Rauschen stammt häufig von Metall-auf-Metall-Kontakt und kann behoben werden, indem alle Schrauben am Robotertisch festgezogen werden, insbesondere die manuellen Verstellschrauben an der Seite des Tisches.Wenn die Technik einmal beherrscht ist, kann sie in etwa 15 Minuten abgeschlossen werden, was für die fMRT sehr wichtig ist. Da die Zeit so kostspielig ist, ist es während des Verfahrens dringend notwendig, die MRT-Sicherheitsprotokolle zu beachten, da der Roboter möglicherweise in den MRT-Tunnel gezogen werden könnte.

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